Circuits diviseurs de courant expliqués avec formule et matériel pratique

Lors de la conception d'un circuit électronique, il existe de nombreuses situations où un circuit nécessite différentes valeurs de sources de tension et de courant. Par exemple, lors du réglage de la tension préréglée pour un ampli-op, il est très courant d'utiliser un circuit diviseur de potentiel pour obtenir les valeurs de tension requises. Mais que faire si nous avons besoin d'une valeur spécifique de courant? Semblable au diviseur de tension, il existe un autre type de circuit appelé diviseur de courant qui peut être utilisé pour diviser le courant total en plusieurs dans un circuit fermé. Ainsi, dans ce tutoriel, nous allons apprendre à construire un circuit diviseur de courant simple en utilisant la méthode résistive (en utilisant uniquement des résistances). Notez qu'il est également possible de réaliser un diviseur de courant à l'aide d'inducteurs et que le fonctionnement des deux circuits sera le même.

Fonctionnement du circuit diviseur de courant

Une résistance est le composant passif le plus utilisé en électronique et il est très facile de construire un diviseur de courant à l'aide de résistances. Le diviseur de courant est un circuit linéaire qui divise le courant total circulant dans un circuit et crée une division ou produit une fraction du courant total.

Selon la règle du diviseur de courant, le courant traversant toute branche parallèle d'un circuit sera égal au produit du courant total et du rapport de la résistance de la branche opposée à la résistance totale. Ainsi, avec la règle du diviseur de courant, nous pouvons calculer le courant circulant dans une branche si nous connaissons la valeur totale du courant et de la résistance des autres branches. Nous en saurons plus au fur et à mesure.

Le diviseur de courant peut être construit facilement en utilisant KCL (loi actuelle de Kirchhoff) et la loi d'Ohm. Voyons comment cette division se déroule en un circuit résistif connecté en parallèle.

Dans l'image ci-dessus, deux résistances de 1 Ohm sont connectées en parallèle, à savoir R1 et R2. Ces deux résistances partagent le courant total traversant la résistance. Étant donné que la tension à travers ces deux résistances est la même, le courant traversant chaque résistance peut être calculé à l'aide de la formule du diviseur de courant

Ainsi, le courant total est I _Total = I _R1 + I _R2 selon la loi actuelle de Kirchoff.

Maintenant, pour trouver le courant de chaque résistance, nous utilisons la loi d'Ohm I = V / R sur chaque résistance. Dans ce cas, I _R1 = V / R1 et I _R2 = V / R2

Par conséquent, si nous utilisons ces valeurs dans I _Total = I _R1 + I _R2, le courant total sera

Courant total = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)

Donc, V = I _total (1 / R1 + 1 / R2) ^-1 = I _total (R1R2 / R1 + R2)

Donc, si nous pouvons calculer la résistance totale et le courant total, en utilisant la formule ci-dessus, nous pouvons obtenir le courant divisé à travers la résistance. Les formules de règle de division courante à calculer pour le courant passant par R1 peuvent être données comme

I _R1 = V / R1 = I _total I _R1 = I _total (R2 / (R1 + R2))

De même, les formules de règle de division courante à calculer pour le courant via R2 peuvent être données comme

I _R2 = V / R2 = I _total I _R2 = I _total (R1 / (R1 + R2))

Par conséquent, lorsque les résistances sont plus de deux, il faut calculer la résistance totale ou équivalente pour connaître le courant divisé dans chaque résistance en utilisant la formule

I = V / R

Test du circuit diviseur de courant dans le matériel

Voyons comment ce diviseur actuel fonctionne dans un scénario réel.

Il y a trois résistances dans le schéma ci-dessus qui sont connectées à une source de courant fixe ou constant de 1A. Toutes les résistances sont évaluées à 1 Ohm. Donc R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.

Ce circuit est testé en maquette en connectant les résistances une par une dans une configuration parallèle avec une source de courant constant 1A connectée à travers le circuit. Vous pouvez également consulter ce simple circuit de courant constant pour savoir comment fonctionne la source de courant et comment en construire une par nous-mêmes. Dans l'image ci-dessous, une seule résistance est connectée à travers le circuit.

Le courant indique 1A dans le multimètre lorsqu'il est connecté à travers la résistance. Ensuite, une deuxième résistance de 1 Ohms est ajoutée. Le courant a chuté de moitié, environ 500 mA dans chaque résistance comme indiqué ci-dessous

Pourquoi est-ce arrivé? Découvrons en utilisant le calcul du diviseur actuel. Lorsque deux résistances de 1 Ohm sont connectées en parallèle, la résistance équivalente sera -

_Équivalent R = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohms

Par conséquent, lorsque deux résistances de 1 Ohm sont connectées en parallèle, la résistance équivalente devient 0,5 Ohms. Ainsi, le courant traversant le R1 est

I _R1 = I _total (_équivalent R / R1) I _R1 = 1A (0,5 Ohms / 1 Ohms) = 0,5 A

La même quantité de courant traverse l'autre résistance car R2 est la même résistance de 1 Ohms et le courant est constant jusqu'à 1A. Le multimètre affiche environ 0,5 ampère qui traverse les deux résistances.

Maintenant, une résistance supplémentaire de 1 Ohm est connectée dans le circuit. Le multimètre indique maintenant qu'environ 0,33 A de courant circule dans chaque résistance.

Parce qu'il y a trois résistances connectées en parallèle, découvrons la résistance équivalente des trois résistances en parallèle

R _équivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R _équivalent = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R _équivalent = 1/3 R _équivalent = 0,33 Ohms

Maintenant, le courant à travers chaque résistance, IR = I _total (_équivalent R / R1) IR = 1 A x (0,33 Ohms / 1 Ohms) IR = 0,33 A

Le multimètre montre qu'environ 0,33 A circule dans chaque résistance car toutes les résistances ont une valeur de 1 Ohm et sont connectées dans un circuit où le flux de courant est fixé à 1A. Vous pouvez également regarder la vidéo à la fin de la page pour vérifier le fonctionnement du circuit.

Applications de diviseur actuelles

L'application principale du diviseur de courant est de produire une fraction du courant total disponible dans le circuit. Cependant, dans certains cas, le composant qui est utilisé pour transporter le courant a une limite de la quantité de courant qui circule réellement à travers le composant. La surintensité entraîne une dissipation thermique accrue et réduit la durée de vie des composants. En utilisant un diviseur de courant, le courant circulant à travers un composant peut être minimisé et ainsi une taille de composant plus petite peut être utilisée.

Par exemple, dans un cas où une puissance de résistance plus élevée est requise; l'ajout de plusieurs résistances en parallèle diminue la dissipation thermique, et des résistances de puissance plus petites peuvent faire le même travail.